ansys建模shell63单元详解..docx

Shell63单元描述名称：SHELL63_弹性壳单元有效产品：?MP ME ST PR PP EDSHELL63单元说明SHELL63既具有弯曲能力和又具有膜力，可以承受平面内荷载和法向荷载。本单元每个节点具有6个自由度：沿节点坐标系X、Y、Z方向的平动和沿节点坐标系X、Y、Z轴的转动。应力刚化和大变形能力已经考虑在其中。在大变形分析（有限转动）中可以采用不变的切向刚度矩阵。其详细的特性请参考Section 14.63 of the?ANSYS Theory Reference。?近似的单元有SHELL43，SHELL181(塑性能力)，SHELL93（包含中间节点）ETCHG命令可以将SHELL57和SHELL157单元转换为SHELL63单元。图1 shell63几何描述SHELL63数据输入单元SHELL63的几何形状、节点位置及坐标系如图1所示，单元定义需要四个节点、四个厚度、一个弹性地基刚度和正交各向异性的材料。正交各向异性的材料参数的方向依据单元坐标系，单元坐标系方向见Coordinate Systems章节。单元的X轴可以转动一个角度THETA（度数）。在单元的面内，其节点厚度为输入的四个厚度，单元的厚度假定为均匀变化。如果单元厚度不变，只需输入TK(I)即可；如果厚度是变化的，则四个节点的厚度均需输入。弹性地基刚度(EFS)定义：在地基法线方向产生一个单位位移所需要的压力。如果EFS小于或者等于0，则弹性地基的效应将被忽略。对于一些非均匀或者夹心壳的情况，本单元提供了以下实常数：RMI是由壳体本身的抗弯刚度与按照输入厚度计算得出的抗弯刚度的比值，RMI默认为1.0。CTOP和?CBOT是从中面到上下两面纤维的距离以用来计算应力。CTOP和?CBOT均为正数，假定中面位于用来计算应力的上下两面纤维的中间，如果没有输入CTOP和?CBOT，应力根据输入的厚度进行计算。ADMSUA为单位面积上的附加质量。单元的荷载描述见Node and Element Loads（节点荷载和单元荷载）。压力可以作为表面荷载，按照图SHELL63上显示的圆圈内数字表示的单元表面输入。压向单元的荷载为正荷载。边界压力输入值为单位长度上的力。侧向荷载可能是一个作用在节点上的等效（集中）单元荷载(KEYOPT(6) = 0)，或者是在分配在单元面上(KEYOPT(6) = 2)。在以平面单元代替曲面的情况或者单元支撑在弹性地基上时，因为消去了一些假定的弯曲应力，等效单元荷载可以得到更为精确的应力结果。温度可以作为单元的体积力作用在图SHELL63上的（1～8）角点，第一个角点温度T1默认为TUNIF，如果其他角点的温度没有指定，则默认为T1，如果只有指定T1和T2，T1代表T1, T2, T3, T4；?T2?代表T5, T6, T7, T8，如有其他输入格式，未指定的温度均默认为TUNIF。如果需要的话，KEYOPT(1)可以用于忽略抗弯刚度或者忽略膜力刚度的情况。忽略弯曲刚度时将运用减缩的出平面质量矩阵。KEYOPT(2)用来在大变形分析中激活调和切线刚度矩阵（即：一个矩阵由主切线刚度矩阵加上调和切线刚度矩阵而得）。在几何非线性分析如非线性屈曲或者后屈曲分析中，打开这个选项可以更快得到收敛。不过，在模拟一刚性杆或一群耦合节点时，不应该激活本单元的这个选项，结构内刚度突然的变化使得调和切线刚度矩阵不适合这种情况。KEYOPT(3)允许你考虑(KEYOPT(3) = 0 or 2)或者抑制(KEYOPT(3) = 1)额外的位移形状。它还允许你选择平面内转动刚度的类型：KEYOPT(3) = 0?或?1??激活弹簧性质的单元?Z轴平面内转动刚度KEYOPT(3) = 2?激活更实际的平面内转动刚度（Allman转动刚度――程序使用默认的罚常数值为d1 = 1.0E-6?、?d2 = 1.0E-3）使用Allman刚度经常能加强在平面壳结构（即:平面壳或者壳里的平面部分）的大变形（有限转动）分析中的收敛能力KEYOPT(7)允许使用减缩质量矩阵（转动自由度被删除）。这个选项在质量荷载作用下的薄壳中对改善弯曲应力很有用处。KEYOPT(8)允许使用减缩应力矩阵（转动自由度被删除）。这个选项在一些曲线壳结构的线形屈曲分析中对改善模态形状合更精确的荷载倍数很有用处。单元输入摘要见下面的Input Summary（输入摘要），单元输入的一般性描述见Element Input（单元输入）。SHELL63输入摘要单元名称：SHELL63节点：?I, J, K, L自由度：?UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ（X, Y, Z方向的平动位移,X, Y, Z方向的转动动位移）实常数：TK(I), TK(J), TK(K), TK(L),